(57)【要約】【課題】直動案内機構の駆動点と可動体の重心との高さ方向の位置を互いに近接させることで、可動体を常時安定して移動させることが可能な位置決め精度及び運動応答性に優れた移動装置を提供する。【解決手段】基台６の両側に設けられた直動案内機構と、直動案内機構の相互間に渡って架設され且つ当該直動案内機構により所定方向に駆動する可動体８とを備えており、直動案内機構の駆動点Ｍと可動体の重心Ｊとの高さ方向の位置を互いに近接させる構造を成している。この構造を実現する方法としては、可動体には所定重量のバランスウェイトＷが含まれれば良い。また、可動体に接続されたケーブル案内Ｇ１の自重を当該可動体に作用させることで、直動案内機構の駆動点と可動体の重心との高さ方向の位置を互いに近接させても良い。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台の両側に設けられた直動案内機構と、直動案内機構の相互間に渡って架設され且つ当該直動案内機構により所定方向に駆動する可動体とを備えた移動装置であって、
直動案内機構の駆動点と可動体の重心との高さ方向の位置を互いに近接させる構造を成していることを特徴とする移動装置。
【請求項２】
可動体には、所定重量のバランスウェイトが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の移動装置。
【請求項３】
可動体には、各直動案内装置に接続された各種ケーブルをまとめて配線し且つ可動体の移動に追従して変形するケーブル案内が含まれており、
ケーブル案内の自重を可動体に作用させることで、直動案内機構の駆動点と可動体の重心との高さ方向の位置を互いに近接させることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動装置。
【請求項４】
ケーブル案内は、可動体の移動方向に沿って互いに対向して配置されており、可動体を移動させると、一方のケーブル案内の移動部分の長さが伸び、この伸び分だけ他方のケーブル案内の移動部分の長さが縮むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶や半導体などの各種基板(ワーク)に沿って検査用ツールや製造用器具などを移動させる移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば液晶や半導体などの各種基板(ワーク)の検査や製造に際し、例えば検査用ツールや製造用器具などを各種基板(ワーク)に沿って移動させる移動装置が知られている(例えば、特許文献１)。このような移動装置には、例えば図４に示すように、各種基板(ワーク)２を取付可能なワーク取付面４が構成された基台６と、ワーク取付面４の両側にそれぞれ設けられた直動案内機構と、ワーク取付面４を横断するように直動案内機構の相互間に渡って架設された可動体８とが設けられている。
【０００３】
基台６は、除振機構１０を介して架台１２に支持されており、架台１２は、ベース１４に固定(又は、載置)されている。また、直動案内機構は、可動体８をワーク取付面４に沿って案内する直動案内１６のガイドレールと、直動案内１６に沿って可動体８を駆動(往復動)させる駆動機構１８とを備えている。なお、直動案内１６及び駆動機構１８は、比較的高さのある連結体２０を介してビーム体９に連結されている。
【０００４】
可動体８には、連結体２０、ビーム体９及びその上面に沿って移動可能なスライダ２２が含まれており、例えば検査用ツールや製造用器具などはスライダ２２に取り付けられるようになっている。なお、可動体８には、スライダ２２をビーム体９に沿って案内するガイド２４と、ガイド２４に沿ってスライダ２２を移動させる移動機構２６とが上面にそれぞれ設けられている。
【０００５】
このような移動装置によれば、駆動機構１８により可動体８を直動案内１６に沿って移動させると共に、移動機構２６によりスライダ２２をガイド２４に沿って移動させることで、ワーク取付面４に取り付けられた各種基板(ワーク)２の全領域に沿って、例えば検査用ツールや製造用器具などを縦横に移動させることができる。
【０００６】
ところで、従来の移動装置では、直動案内機構の駆動点(可動体８を駆動させる力を発生させる点)Ｍと可動体８の重心Ｊとの間の高さ方向の距離Ｌが大きくなっており、互いに一致させて設計されていない。このような設計では、直動案内機構により可動体８を移動させる際に当該可動体８を移動方向に沿って傾斜させるようなモーメント荷重が働き易くなり、その結果、移動中の可動体８には微振動が発生し、直動案内機構の駆動力を円滑に且つダイレクトに可動体８に伝達することが困難になってしまう。この場合、可動体８を安定して移動させることが困難になり、可動体８の運動応答性を高く維持することができなくなってしまう。この結果、可動体８を所望の位置で正確に停止させて位置決めすることが困難になる。
【特許文献１】特開２００４−２８９９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、直動案内機構の駆動点と可動体の重心との高さ方向の位置を互いに近接させることで、可動体を常時安定して移動させることが可能な位置決め精度及び運動応答性に優れた移動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明は、基台の両側に設けられた直動案内機構と、直動案内機構の相互間に渡って架設され且つ当該直動案内機構により所定方向に駆動する可動体とを備えた移動装置であって、直動案内機構の駆動点と可動体の重心との高さ方向の位置を互いに近接させる構造を成している。
このような構造を実現する方法としては、可動体には所定重量のバランスウェイトが含まれれば良い。また、可動体には、各直動案内装置に接続された各種ケーブルをまとめて配線し且つ可動体の移動に追従して変形するケーブル案内が含まれており、ケーブル案内の自重を可動体に作用させることで、直動案内機構の駆動点と可動体の重心との高さ方向の位置を互いに近接させても良い。この場合、ケーブル案内は、可動体の移動方向に沿って互いに対向して配置されており、可動体を移動させると、一方のケーブル案内の移動部分の長さが伸び、この伸び分だけ他方のケーブル案内の移動部分の長さが縮む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、直動案内機構の駆動点と可動体の重心との高さ方向の位置を互いに近接させることで、可動体を常時安定して移動させることが可能な位置決め精度及び運動応答性に優れた移動装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態に係る移動装置について図１を参照して説明する。
なお、本実施の形態の説明に際し、上述した従来の移動装置(図４(ａ),(ｂ))と同一の構成には、図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１１】
図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態の移動装置において、基台６には、ワーク取付面４の両側に可動体８の移動方向に沿って立上部６ｓが突設されており、各立上部６ｓの上面に直動案内機構(直動案内１６、駆動機構１８)が配設されている。この場合、立上部６ｓの立上高さＨは、例えばワーク取付面４に取り付ける各種基板(ワーク)２の大きさや、可動体８の形状や大きさなどに対応して任意の高さに設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
【００１２】
また、上述した従来の移動装置では、可動体８を構成するビーム体９の上面にスライダ２２及びガイド２４並びに移動機構２６を設けたが、本実施の形態の移動装置では、ビーム体９の側面にスライダ２２及びガイド２４並びに移動機構２６が設けられている。
このように、ビーム体９の側面にスライダ２２及びガイド２４並びに移動機構２６を設けることで、可動体８全体(スライダ２２に搭載する例えば検査用ツールや製造用器具などを含む)の重心Ｊの位置(高さ方向の位置)を下方に下げることができる。
【００１３】
また、直動案内機構を所定高さＨの立上部６ｓ上に配設することにより、当該直動案内機構の駆動点Ｍ(可動体８を駆動させる力を発生させる点)の位置(高さ方向の位置)を上方に上げることができる。本実施の形態では、直動案内１６及び駆動機構１８は、薄板状の連結体２０を介してビーム体９に連結されている。これにより、直動案内機構の駆動点Ｍと可動体８全体の重心Ｊとの高さ方向の位置を互いに近接させることができる。
【００１４】
この場合、ビーム体９の移動方向両側に所定重量のバランスウェイトＷを取り付けることで、可動体８全体の重心Ｊの位置を上下方向に調整するように構成しても良い。
本実施の形態では一例として、矩形状のバランスウェイトＷを適用し、これが可動体８の両側から下方に延出するように取り付けている。ここで、バランスウェイトＷの下方への延出量は、任意に設定することが可能であり、例えば延出量を大きくすることで重心Ｊの位置を下方に下げることができ、小さくすることで重心Ｊの位置を上方に上げることができる。従って、直動案内機構の駆動点Ｍと可動体８全体の重心Ｊとの高さ方向の位置に基づいてバランスウェイトＷの下方への延出量を大小変更することで、可動体８全体の重心Ｊの位置を上下方向に調整し、これにより駆動点Ｍと重心Ｊとの高さ方向の位置を一致させることができる。
【００１５】
また、バランスウェイトＷは、その重量(例えば、バランスウェイトＷの下方延出端側の重量)を任意に設定することが可能であり、かかる重量を増減することで、可動体８全体の重心Ｊの位置を上下方向に調整することができる。例えばバランスウェイトＷの重量を重くすることで重心Ｊの位置を下方に下げることができ、逆に軽くすることで重心Ｊの位置を上方に上げることができる。この場合、例えばバランスウェイトＷの下方への延出量は変えずに(そのままにして)、直動案内機構の駆動点Ｍと可動体８全体の重心Ｊとの高さ方向の位置に基づいてバランスウェイトＷの重量を増減することで、駆動点Ｍと重心Ｊとの高さ方向の位置を一致させることができる。
【００１６】
このように、バランスウェイトＷの延出量を大小変更するか、或いは、バランスウェイトＷの重量を増減するかは、例えば移動装置の種類や大きさ、可動体８の大きさや総重量(スライダ２２に搭載する例えば検査用ツールや製造用器具などの重量を含む)などに応じて任意に組合せて選択されるため、ここでは特に限定しない。
なお、バランスウェイトＷの形状は、図面上では矩形状を例示したが、これに限定されることは無く、下方延出端側の形状を大きくし且つビーム体９への取付部分の形状を小さくするような構成にしても良い。要するに、可動体８全体の重心Ｊの高さ方向の位置を直動案内機構の駆動点Ｍの高さ方向の位置に近接及び一致させることができれば、バランスウェイトＷの形状については何等限定されることは無い。なお、バランスウェイトＷをビーム体９に取り付ける方法は、例えばねじ止め、接着、嵌合、溶接など各種の方法を適用することができる。
【００１７】
以上、本実施の形態によれば、直動案内機構の駆動点Ｍと可動体８の重心Ｊとの高さ方向の位置を互いに近接させ、更に一致させることができる。この場合、直動案内機構により可動体８を移動させる際に当該可動体８を移動方向に沿って傾斜させるようなモーメント荷重が働くことは無い。この結果、直動案内機構の駆動力を円滑に且つダイレクトに可動体８に伝達することができ、可動体８を安定して移動させることが可能となる。これにより、可動体８の運動応答性を高く維持することができ、可動体８を所望の位置で正確に停止させて位置決めすることが可能となる。
【００１８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更しても上記同様の効果を得ることができる。
第１の変形例として、例えば図２に示すように、ケーブル案内Ｇ１を可動体８全体の重心位置の高さが下がるような位置に設けることで、直動案内機構の駆動点Ｍと可動体８の重心Ｊとの高さ方向の位置を互いに近接させても良い。この場合、ケーブル案内Ｇ１のうち、移動する部分も可動体８の一部を構成することになる。ここでケーブル案内G1〜G3は、それぞれ、互いに制限された角度内で回動自在に連結された複数の節部から成り、全体として可撓性を有し、長手方向の任意の位置でＵ字状に折れ曲がり自在なものである。また、まとめられた各ケーブルは、ケーブル案内G1〜G3の変形に倣って変形するように、対応するケーブル案内に拘束されている。
【００１９】
上述した実施の形態の移動装置には、直動案内１６に沿って可動体８を駆動(往復動)させる駆動機構１８やガイド２４に沿ってスライダ２２を移動させる移動機構２６に対して制御用の電力を供給するための電力ケーブル(図示しない)、例えば検査用ツールや製造用器具などに対して各種信号(例えば、検査結果や製造状況をあらわす信号)を送受信するための信号ケーブル(図示しない)などが配線されている。この場合、電力ケーブルや信号ケーブルは、ケーブル案内G1〜G3にまとめられて配線される。
【００２０】
例えば、各駆動機構１８の電力ケーブルは、基台６の幅方向両側にそれぞれ配設された主ケーブル案内Ｇ１にまとめられて配線されている。主ケーブル案内Ｇ１は、一端が連結部材３０を介して連結体２０に固定され且つ他端が支持部材２８を介して基台６に接続されており、可動体８を直動案内１６に沿って矢印T1,T2方向に移動させる際、これに追従して可動体８の移動方向に沿ってキャタピラ(登録商標)のように折れ曲がり位置が順次移行するように変形する(以下、単に「変形する」という)。
【００２１】
また、スライダ２２には、２つの従ケーブル案内G2,G3の一端が固定され、これら従ケーブル案内G2,G3の他端は可動体８に設けられた図示しない水平面を有する支持部材に固定されており、スライダ２２をガイド２４に沿って移動させる際に、これに追従してスライダ２２の移動方向に沿って変形する。なお、移動機構２６の各ケーブルは２群に分けて従ケーブル案内Ｇ２又はＧ３に振り分けてまとめられ、連結部材３０から主ケーブル案内Ｇ１を経由して配線されている。
【００２２】
この場合、連結部材３０及び主ケーブル案内Ｇ１において、支持部材２８に接触していない非接触領域Ｐの自重が連結部材３０から連結体２０を介してビーム体９に作用することになるため、連結部材３０の重量や全ケーブル案内Ｇ１の非接触領域Ｐの自重から、支持部材２８により支持されていることによる影響分を差し引いた重さも可動体８の重量に含まれることとなり、可動体８の重心Ｊの高さ位置を直動案内機構の駆動点Ｍの高さ位置まで下方に下げることができる。これにより、直動案内機構の駆動点Ｍと可動体８の重心Ｊとの高さ方向の位置を互いに近接させ、更に一致させることができる。そのような重心Ｊの高さ方向の位置の調整は、例えば支持部材２８の取り付け位置の高さ及び連結部材３０の下端位置の高さの調節、又は、ケーブル案内Ｇ１を構成する節部の重さの調節により行うことができる。
【００２３】
なお、２つの従ケーブル案内G2,G3も可動体８に含まれるが、これらは可動体８の重心Ｊの高さ位置を下方に下げる効果はあまりないので、できるだけ軽量であること良い。なお、これらはスライダ２２の移動に伴って図示しない支持部材に接触しない非接触領域(即ち、移動部分)の長さが伸縮するが、一方の従ケーブル案内Ｇ２の支持部材２８に接触しない非接触領域(即ち、移動部分)の長さが伸びると、その伸び分だけ他方の従ケーブル案内Ｇ３の非接触領域の長さが縮むことで、結果的にスライダ２２に作用する２つの従ケーブル案内G2,G3の合計自重は変化しない。これにより、可動体８全体の重心Ｊの高さ方向の位置が上下にずれることは無い。従って、ケーブル案内Ｇ１の非接触領域、即ち移動部分を可動体８に含ませることで、直動案内機構の駆動点Ｍと可動体８の重心Ｊとの高さ方向の位置を互いに近接及び一致させることができる。
【００２４】
第２の変形例として、例えば図３に示すように、主ケーブル案内Ｇ１を可動体８の移動方向に沿って互いに対向して配置しても良い。
上述した第１の変形例(図２)の場合の主ケーブル案内Ｇ１の非接触領域Ｐは、可動体８を矢印Ｔ１方向に移動させると減少し、反対方向Ｔ２方向に移動させると増加するため、連結部材３０から主ケーブル案内Ｇ１の非接触領域Ｐの部分(即ち、移動部分)の長さは、可動体８の移動に従って増減変化する。この場合、可動体８全体の重心Ｊが高さ方向に上下する場合も想定される。
【００２５】
そこで、本変形例では、主ケーブル案内Ｇ１を可動体８の移動方向に沿って互いに対向して配置することにより、一方の主ケーブル案内Ｇ１の非接触領域Ｐが増加すると、その増加分だけ他方の主ケーブル案内Ｇ１の非接触領域Ｐが減少することで、結果的に可動体８に含まれる２つの主ケーブル案内Ｇ１の合計自重は変化しない。これにより、可動体８を矢印T1,T2方向に移動させている間、常に直動案内機構の駆動点Ｍと可動体８の重心Ｊとの高さ方向の位置を互いに近接及び一致させることができる。
また、主ケーブル案内Ｇ１を対向配置させる方法としては、本変形例のように両側で主ケーブル案内Ｇ１を可動体８の移動方向に沿ってそれぞれ互いに対向配置する代わりに、両側に設ける主ケーブル案内Ｇ１は一組ずつとし、折れ曲がり部の向きが互いに逆向きとなるように対向配置しても良い。この場合も、可動体８全体としての重心Ｊの高さに関しては、可動体８の位置によらず一定とできる。但し、左右のバランスについては変化するので、その点では図３の構成がより好ましい。
【００２６】
また、第３の変形例として、例えば可動体８の材質(比重)や大きさ、形状などを変えることで可動体８の重心Ｊの高さ方向の位置を調整するようにしても良い。一例として、直動案内機構の駆動点Ｍから高さ方向で比較的離間した可動体８の部分を比重の小さい材質(例えば、比重２.７のアルミニウム合金)で形成し、駆動点Ｍから高さ方向で比較的接近した可動体８の部分を比重の大きい材質(例えば、比重７.８の鉄系材)で形成する。このような調整によれば、既存の構造物(例えば、可動体８)の材質(比重)を変更するだけで、可動体８の重心Ｊの高さ方向の位置を直動案内機構の駆動点Ｍの高さ方向の位置に近接及び一致させることができるため、装置の製造コストを削減することが可能となる。また、可動体８の材質(比重)の調整では、直動案内機構に対する負荷を軽減させることができるため、可動体８の位置決めなどの運動応答性を向上させることができるといった利点もある。なお、当該第３の変形例と上述した実施の形態及び第１及び第２の変形例とは、任意に組み合わせて使用することができることは言うまでも無い。
【００２７】
また、上述した実施の形態では、直動案内機構について特に説明しなかったが、直動案内１６としては、例えば、可動体８の移動方向に沿って延出したガイドレールと、ガイドレールに沿って移動可能なスライダ(このスライダも可動体８の一部となる)とを適用し、当該スライダを連結体２０に固定すれば良い。また、駆動機構１８としては、例えば既存のリニアモータ、ボールねじ、駆動ベルトなどを適用すれば良い。
【００２８】
一例としてリニアモータを適用した場合には、例えば、ステータを可動体８の移動方向に沿って延出させ、ここに永久磁石を磁極(Ｎ極、Ｓ極)が交互に並ぶように所定間隔で配列すると共に、永久磁石と対向するように例えば３相コイルを取り付けたスライダを連結体２０に固定すれば良い。そして、３相のコイルに順次電流を流して、各コイルの磁極をＳ極またはＮ極に変えると、その際の磁極と永久磁石の磁束とが相互作用することにより、フレミングの左手の法則に従ってスライダ(連結体２０)と共に可動体２を直動案内１６に沿って移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る移動装置の構成を概略的に示す斜視図、(ｂ)は、同図(ａ)のＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【図２】本発明の第１の変形例に係る移動装置の構成を概略的に示す斜視図。
【図３】本発明の第２の変形例に係る移動装置の構成を概略的に示す斜視図。
【図４】従来の移動装置の構成を概略的に示す側面図。
【符号の説明】
【００３０】
２  各種基板(ワーク)
４  ワーク取付面
６  基台
８  可動体
９  ビーム体
Ｇ１  ケーブル案内
Ｊ  可動体の重心
Ｍ  直動案内機構の駆動点
Ｗ  バランスウェイト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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